Defect topology and annihilation by cooperative cascading movement of atoms in highly neutron irradiated graphite
石墨已被用作许多核反应堆中的中子减速剂或反射体。核反应堆中石墨的辐照导致复杂的缺陷群。在高温下加热被照射的石墨导致缺陷的湮灭，释放出异常大的能量，称为维格纳能量。通过对Trombay CIRUS反应堆高辐照石墨样品的各种实验和从头算模拟，我们首次确定了缺陷石墨中的各种2-，3-和4-配位拓扑结构，并提供了加热和Wigner能量释放时缺陷湮灭的微观机制。湮灭过程涉及级联合作运动的原子在两个步骤涉及一个中间结构。我们的工作为理解石墨中的缺陷拓扑结构和湮灭提供了新的见解，这对包括石墨烯和碳纳米管在内的更广泛的石墨材料领域具有相当重要的意义。
2020-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Structural and electronic properties of grain boundaries in graphite: Planes of periodically distributed point defects
本文报道了高取向热解石墨晶界的扫描隧道显微镜和能谱。晶界表现出周期性的结构和增强的电荷密度相比，裸露的石墨表面。沿晶界观察到两种可能的周期性结构。本文提出了一个在石墨基面上产生周期性分布点缺陷的几何模型来解释晶界结构。晶界上的扫描隧道谱显示在-0.3V和0.4V处有两个强的局域态。
2008-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in defect-ridden oxides and related materials
高温铁磁性在含少量磁性掺杂物的氧化物薄膜和纳米颗粒中的存在仍然存在争议。有些人认为这些材料是稀磁半导体，而另一些人认为它们是铁磁性的，只是因为磁性掺杂剂形成了二次铁磁性杂质相，如钴金属或磁铁矿。也有d0系统和其他不含磁性离子的缺陷氧化物的报道。在这里，我们调查二氧化钛（金红石）含有1 - 5%的铁阳离子，并发现，室温铁磁性的脉冲激光沉积制备的薄膜是不是由于磁有序的铁。薄膜既不是稀磁半导体，也不是铁基铁磁杂质相的宿主。提出了一种新的缺陷相关的铁磁性模型，该模型涉及自旋分裂缺陷带，该缺陷带由来自邻近电荷库的电荷转移填充，在本例中，氧化物晶格中的Fe 2+和Fe 3+离子的混合物。该模型的相图显示了非均匀的Stoner铁磁性如何取决于电子总数Ntot、Stoner交换积分I和缺陷带宽W;带占有率由d-d库仑相互作用U决定。存在铁磁金属、半金属和绝缘体以及铁磁金属和绝缘体的区域。高温斯通纳磁性的一个特征是无滞后磁化曲线，其在室温以下实际上与温度无关。这与由局部偶极场确定的游荡铁磁轴有关。磁化强度受缺陷浓度的限制，而不受3d掺杂的限制。只有1 - 2%的薄膜是磁性有序的。
2010-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Neutron-Irradiation Induced Magnetization and Persistent Defects at High Temperatures in Graphite
在Trombay的CIRUS研究反应堆中，对50多年来中子辐照的石墨样品进行了结构和磁化研究。中子衍射研究表明，辐照石墨样品中的缺陷没有很好地退火，并保持显着的高温远大于653 K的维格纳能量完全释放。我们推断，残余缺陷可能是层内弗伦克尔缺陷，它不存储大的能量，不像层间弗伦克尔缺陷存储维格纳能量。对辐照石墨的磁化研究表明，即使在300 K的铁磁行为和一个大的额外的顺磁贡献在5 K。基于自旋极化密度泛函理论的从头计算表明，缺陷石墨中的磁性基本上被限制在位于六方层空位周围的单个2配位碳原子上.
2020-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Probing defect induced room temperature ferromagnetism in CVD grown MoO3 flakes: A correlation with electronic structure and first principle-based calculations
本研究通过CVD生长α-MoO3薄片并退火诱导室温铁磁性，结合XPS和第一性原理计算，证实氧空位是磁矩来源，250°C退火时磁矩最高达0.087 emu/g。
2023-09-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Defect-induced magnetism in graphite through neutron irradiation
我们研究了中子辐照后高度有序热解石墨（HOPG）的磁化强度的变化，这在体样品中引入了缺陷，从而产生了大的磁信号。我们观察到强顺磁性的HOPG，增加与中子注量。通过与密度泛函理论计算结果的比较，我们将诱导顺磁性与结构缺陷联系起来。除了面内空位外，跨面缺陷也对磁化强度有贡献。局部磁矩之间没有任何磁序可能是由于没有氢/氮化学吸附，或者磁序根本不能在体相形式中建立。
2015-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis, characterization and magnetic properties of room-temperature nanofluid ferromagnetic graphite
我们报告的化学合成路线，结构表征，和物理性能的纳米流体磁性石墨（NFMG）从先前合成的块状有机磁性石墨（MG）通过稳定的水磁性流体悬浮液与活性阳离子表面活性剂的添加。测量的磁化场磁滞曲线以及磁化强度的温度依赖性证实了MG和NFMG样品的室温铁磁性。
2009-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Defect Induced Room Temperature Ferromagnetism in Methylammonium Lead Iodide Perovskite
有机-无机杂化钙钛矿的缺陷容限性质反映在其光伏性能的惊人增长中。晶格缺陷的存在可以操纵甚至产生一些特殊的性质，否则这些性质将保持不可见。在这篇文章中报道的这些属性之一是第一次在甲基铵卤化铅钙钛矿中的缺陷介导的室温铁磁性的实验观察，abinitio计算支持。理论分析表明，铁磁性主要来源于正交晶相和立方晶相的碘空位，而不是四方晶相的碘空位。低温（100 K）的铁磁磁滞回线是稳定的，即使在380 K的高温证实了这样一个事实，即磁性的起源嵌入在其有缺陷的性质。
2018-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Effects of annealing time on defect-controlled ferromagnetism in Ga1-xMnxAs
我们已经研究了低温分子束外延生长的Ga 1-xMnxAs的退火外延层的磁性，电子和结构特性的演变。在250 ℃的最佳温度下退火不到2小时，显著增强了导电性和铁磁性，但继续退火更长的时间抑制了两者。这些数据表明，这种退火诱导的缺陷在Ga 1-xMnxAs演变通过至少两个不同的过程，他们指出，在这种材料中的不同的缺陷和铁磁性之间的复杂的相互作用。
2001-05-28 cond-mat.mtrl-sci
An upper bound for the magnetic force gradient in graphite
Cervenka等人最近报道了沿着石墨台阶的铁磁性。我们目前的磁力显微镜（MFM）的数据显示，沿步骤的信号是独立的外部磁场。此外，通过结合开尔文探针力显微镜（KPFM）和MFM，我们能够分离的静电和磁相互作用沿步骤获得约16 microN/m的磁力梯度的上限，一个数字比Cervenka等人报道的最低理论界限低6倍。我们的实验表明，在室温下石墨中没有MFM信号。
2010-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Defects induced ferromagnetism in plasma-enabled graphene nanopetals
石墨烯的铁磁性是一个非常吸引人的研究领域，但由于其弱磁化强度，在实际应用中仍然是一个很大的挑战。为了增强磁化，在这里，我们设计了具有高达105 m/g的超长缺陷边缘、超致密晶格空位和氢化学吸附的等离子体使能石墨烯纳米片。所设计的石墨烯纳米片显示出强大的铁磁性，具有高达2 emu/g的大饱和磁化强度在5 K和1.2 emu/g在室温下。这项工作确定了等离子体使能的石墨烯纳米金属作为石墨烯基磁性器件的有前途的候选者。
2014-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Tracking defect-induced ferromagnetism in GaN:Gd
我们报道了用分子束外延（MBE）生长的GAN：Gd层的磁性。在这些样品中发现了关于磁性能的差的再现性。我们的研究结果表明，浓度为10^19 cm^-3的缺陷可能对磁性能起着重要作用。正电子湮没谱不支持GAN：Gd中的铁磁性和Ga空位之间的联系。GAN：Gd的氧共掺杂在室温下促进铁磁性，并指出氧在Gd掺杂GAN中介导铁磁性相互作用的作用。
2011-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Nitrogen defects and ferromagnetism of Cr-doped AlN diluted magnetic semiconductor from first principles
报道了用各种方法制备的Cr掺杂AlN稀磁半导体的居里温度高达900 K，这对于自旋电子学应用是令人兴奋的。据认为，N缺陷在实现良好样品的高温铁磁性方面起着重要作用。基于这些实验进展，我们采用全势密度泛函理论和超原胞方法研究了N缺陷对含N空位（VN）的（Al，Cr）N铁磁性的影响。计算结果与实验观察和实际掺铬AlN样品及其合成的事实相一致。我们的第一性原理研究结果对于阐明铁磁性的形成机制和开发高性能的掺铬AlN稀磁半导体材料具有重要意义。
2008-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Direct Visualization of Native Defects in Graphite and Their Effect on the Electronic Properties of Bernal-Stacked Bilayer Graphene
用于制备石墨烯基异质结构的石墨晶体通常被认为是无缺陷的。我们在这里报告扫描隧道显微镜的结果表明，石墨通常用于制备石墨烯器件可以包含大量的原生缺陷。表面的广泛扫描使我们能够确定原生缺陷的浓度为6.6 $\times$ 10 $^8$ cm $^{-2}$。我们进一步研究了这些本征缺陷对Bernal堆叠双层石墨烯电子性质的影响。我们观察到了门相关的谷内散射，并成功地将我们的实验结果与基于T矩阵的计算进行了比较，揭示了散射矢量分布中明显的载流子密度依赖性。我们还提出了一种用于评估短尺度散射的空间分布的技术。基于玻尔兹曼输运方程的理论分析预测，这里确定的稀释原生缺陷是一个重要的外部散射源，最终在低温下设置的迁移率。
2021-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect Induced Room Temperature Ferromagnetism in High Quality Co-doped ZnO Bulk Samples
在过渡金属掺杂氧化物中经常报道的室温铁磁性的性质仍然是一个巨大的争论。本文报道了通过标准固相反应路线合成的高质量Co掺杂ZnO（Zn 1-xCoxO）体样品的室温铁磁性。使具有低水平结构缺陷的参考顺磁性Co掺杂ZnO样品在还原性气氛中经受热处理，以便以受控的方式在样品中引入缺陷。进行了详细的结构分析，以表征诱导缺陷及其浓度。的磁力揭示了在室温下的顺磁和铁磁相的共存，在直接相关的结构性能。饱和磁化强度随着热处理的加强而增加，因此，随着感生缺陷密度的增加而增加。用束缚磁极化子模型对磁性行为进行了充分的解释。基于实验结果，理论计算的支持下，我们归因于所观察到的缺陷引起的铁磁性的起源，由于锌间隙缺陷介导的磁极化子的Co离子之间的铁磁耦合。
2020-07-28 cond-mat.mtrl-sci
HfO$_2$: a new direction for intrinsic defect driven ferromagnetism
鉴于最近的实验报告中的HfO $_{2}$薄膜的意外的铁磁性，我们进行了第一性原理调查，寻找可能带来的存在下的小浓度的本征点缺陷的磁秩序。用密度泛函理论（DFT）计算了HfO \it的电子结构，结果表明，HfO中孤立的阳离子空位导致了高自旋缺陷态的形成.此外，这些似乎是铁磁耦合与一个相当短的范围内的磁相互作用，导致在铁磁基态的整个系统。更有趣的是，这些高自旋态和铁磁性的发生在HfO $_{2}$的低对称性单斜相中。这与以前已知的表现出点缺陷铁磁性的其他系统完全不同，从而使我们更仔细地观察这种现象。
2005-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Defect-induced magnetism in SiC: Interplay between ferromagnetism and paramagnetism
缺陷感生铁磁性引发了大量的研究和争议。主要的问题是，感应铁磁信号是如此之弱，它可以充分占痕量污染。为了解决这一问题，我们研究了SiC的磁性能的变化后，中子辐照通量覆盖四个数量级。一个大的顺磁分量已被诱导和规模与缺陷浓度，这可以很好地解释了非耦合双空位。然而，铁磁贡献仍然很弱，并且仅出现在中子的低注量范围内或退火处理后。第一性原理计算暗示了缺陷浓度的相互排斥作用：缺陷以磁相互作用为代价有利于自旋极化。结合实验和第一性原理计算结果，缺陷诱导的铁磁性可以理解为一个局部效应，不能按比例放大的体积。因此，我们的调查回答了长期存在的问题，为什么缺陷引起的铁磁信号很弱。
2015-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Weak ferromagnetism of antiferromagnetic domains in graphene with defects
在平均场近似下，利用近藤哈密顿量研究了具有随机分布磁缺陷/空位的石墨烯的磁性.已经表明，一旦温度达到临界点$T_{N}$，具有缺陷的石墨烯经历从顺磁性到反铁磁性（AFM）相的磁性相变。考虑到作为一个指定的原因，多个成核到AFM域的缺陷离散。由于每个畴的特征在于与不同的亚晶格相关联的缺陷的部分补偿磁化，因此它们一起揭示了在磁场中的超顺磁性行为。理论定性地描述了实验数据提供的AFM畴结构的温度依赖性。
2011-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism and suppression of metallic clusters in Fe implanted ZnO - a phenomenon related to defects?
研究了高真空退火的ZnO（0001）单晶的磁性能和注入Fe后的团簇形成趋势。虽然金属Fe团簇形成被抑制，没有证据的Fe磁矩的相关性观察到的ferromagnetics. The后者随着集群抑制的ZnO主机matrix中的缺陷进行了讨论，因为基板的结晶质量降低，由于通过X-射线衍射观察到的准备。
2009-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Melting of hexane monolayers adsorbed on graphite: the role of domains and defect formation
我们提出了第一个大规模的分子动力学模拟己烷在石墨上，完全再现了所有的熔化过渡的实验特征。正则系综模拟需要并使用最真实的系统模型：（i）己烷的完全原子化表示;（ii）与石墨中碳原子的明确的逐点相互作用;（iii）CHARMM力场，精心选择非键相互作用的可调参数;（iv）大量$\ge$ 100 ns运行，需要约100 ns的总计算时间。10年CPU这使我们能够正确地确定过渡的机制：分子重新取向内lamenium没有扰动的整体吸附膜结构。我们观察到，熔融相具有动态重定向的畴型结构，其取向反映了石墨的取向。
2009-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Disentangling defect-induced ferromagnetism in SiC
我们提出了一个详细的调查与氖离子轰击SiC单晶的磁性。通过仔细测量原始和辐照SiC的磁化强度，我们将SiC的磁化强度分解为顺磁、超顺磁和铁磁贡献。铁磁性的贡献仍然远高于室温，并表现出明显的磁各向异性。我们定性地解释了作为一个内在的缺陷的聚集倾向的结果的磁性。
2014-01-22 cond-mat.mtrl-sci
On the origin of the electric carrier concentration in graphite
我们研究了$\sim 60 $ nm厚的单晶石墨样品的电阻率与质子辐照产生的缺陷浓度的关系。我们表明，在室温下，电阻率降低百分之几后，诱导缺陷的浓度低至$\sim 0.1 $ ppm由于载流子密度的增加，与理论估计一致。总体结果表明，在石墨中测量的载流子密度不是本征的，而是与缺陷和杂质有关。
2009-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spontaneous ferromagnetism and finite surface energy gap in the topological insulator Bi$_2$Se$_3$ from surface Bi$_\rm{Se}$ antisite defects
我们进行从头计算的Bi $_\mathrm{Se}$反位缺陷的表面的Bi $_2$硒$_3$，发现强的低能缺陷共振的自发铁磁性，固定到一个面外的取向，由于一个异常大的磁各向异性能量。对于反位缺陷的表面层，我们发现半巡回铁磁性和强杂化的狄拉克表面状态，产生一个有限的能隙。对于较深的缺陷，这种杂化基本上不存在，磁矩变得更加局部化，并且不存在能隙。
2020-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Carbon p Electron Ferromagnetism in Silicon Carbide
当引入特定缺陷时，铁磁性可以发生在宽带隙半导体以及碳基材料中。因此，需要在缺陷和所产生的铁磁性之间建立直接关系。在这里，我们有助于揭示的起源缺陷诱导的铁磁性使用SiC作为一个典型的例子。我们发现长程铁磁耦合可以归因于VSiVC双空位周围最近邻碳原子的p电子。因此，铁磁性可以追溯到它的微观电子起源。
2015-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Defects in graphite engineered by ion implantation for the self-assembly of gold nanoparticles
本研究针对二维材料缺陷工程的应用需求，利用离子注入技术在高定向热解石墨表面构筑可控缺陷，结合实验表征与模拟明确缺陷结构，实现金纳米颗粒的引导自组装，为功能纳米材料开发提供新路径。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced ferromagnetism in fullerenes
基于电子结构的从头计算，提出了聚合C_（60）的铁磁性图象，这似乎解释了一整套有争议的实验数据。我们已经证明，与立方富勒烯相比，在菱形C60中，铁原子的分离在能量上是无益的，这是一个强有力的论据，有利于碳铁磁性的内在特征，这可能是由具有未成对磁性电子的空位引起的。结果表明：C_（60）菱面体相空位的能量形成基本上小于立方相中空位的能量形成，（ii）含有空位的碳笼之间存在强的铁磁交换相互作用，（iii）磁空位融合成双空位在能量上是有利的。后者可以解释铁磁性的脆弱性。
2009-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Monovacancy paramagnetism in neutron-irradiated graphite probed by $^{13}$C NMR
本文报道了用$^{13}$ C核磁共振谱研究中子辐照石墨中单空位缺陷的磁性。的体积顺磁性的缺陷时刻的NMR频率偏移和光谱线宽的温度依赖性，这两者都遵循居里行为，与宏观磁化强度的测量结果一致。与原始石墨相比，由缺陷矩产生的波动超精细场导致$^{13}$ C核自旋-晶格弛豫速率$1/T_{1}$增强约两个数量级。与施加的磁场为7.1 T，$1/T_{1}$的温度依赖性低于约10 K可以很好地描述由热激活的形式，$1/T_{1}\propto\exp(-Δ/k_{B}T)$，产生一个奇异的塞曼能量（$0.41\pm0.01$）毫电子伏，在极好的协议与极化，非相互作用的缺陷时刻的唯一存在。
2017-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Defect-impurity complex induced long-range ferromagnetism in GaN nanowires
采用GGA+U近似方法研究了Gd掺杂和点缺陷掺杂的纤锌矿（0001）GAN纳米线的结构、电学和磁学性质。我们发现，Ga空位（VGa）表现出较低的形成能相比，N空位（VN）。点缺陷的进一步稳定化由于Gd的存在而发生，并且环境铁磁性（FM）可以通过由VGa诱导的附加正电荷而在NW中稳定。电子结构分析表明，VGa引入额外的水平，导致铁磁耦合的带隙中，由于与Gd d和f状态的Ga和N原子的p状态的杂化。在Gd-VGa配合物存在下，获得了76.4meV的铁磁交换耦合能，因此铁磁交换耦合能主要由GAN纳米线中的阳离子空位-稀土配合物缺陷决定。另一方面，VN引入额外的电子载流子，并不有助于增加铁磁交换能。
2015-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Early stages of radiation damage in graphite and carbon nanostructures: A first-principles molecular dynamics study
了解碳材料中的辐射诱导缺陷形成对于核技术和具有所需特性的纳米结构的制造至关重要。利用第一性原理分子动力学，对石墨辐射损伤的非平衡过程进行了系统的研究。我们的研究揭示了丰富多样的缺陷结构（空位，晶体，亲密的晶体-空位对，和面内拓扑缺陷）的形成能量为5- 15 eV。我们澄清其创建的机制，并找到意想不到的偏好特定的结构。分析了纳米结构可控缺陷辅助工程的可能性。特别是，我们得出结论，两个不同的低能量亲密Frenkel对缺陷的选择性创建可以通过使用90- 110 keV的电子束照射实现。
2007-03-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Rise and fall of defect induced ferromagnetism in SiC single crystals
研究了含VSi-VC双空位的6 H-SiC单晶的磁性和结构性质。我们发现，在室温下，结构无序的初始增加导致显着的铁磁性能。无序的进一步引入降低了饱和磁化强度，并伴随着晶格非晶化的发生。接近完全非晶化的阈值，也形成双空位团簇，饱和磁化强度几乎下降到零。
2011-06-06 cond-mat.mtrl-sci
A simple method to produce almost perfect graphene on highly oriented pyrolytic graphite
提出了一种简单有效的分步去除高取向热解石墨顶层缺陷的方法。使用臭氧暴露和适度高温的组合，我们已经表明，可以对富含缺陷的石墨表面进行改性，以产生含有可忽略不计的量的氧、氢和sp3碳的石墨烯样表面。我们报告确定的X射线光电子和X射线吸收光谱分析后，该过程的每个阶段，提出了一种机制，通过该机制发生的修改，并提出它作为一种路线，对原始石墨烯样品的制备或操作。
2011-03-31 cond-mat.mtrl-sci
On the origin and the manipulation of ferromagnetism in Fe$_3$GeTe$_2$: defects and dopings
为了理解Fe $_3$ GeTe $_2$的磁性，我们进行了详细的第一性原理研究。与传统观点相反，它明确地表明，Fe $_3$ GeTe $_2$不是铁磁性的，而是反铁磁性的，在其化学计量相中净磁矩为零。Fe缺陷和空穴掺杂是使该材料具有铁磁性的关键，这一点可以从磁力响应和总能量计算中得到证明。此外，我们发现电子掺杂也诱导了反铁磁到铁磁的转变。这是理解最近引人注目的门控铁磁性实验的关键因素。我们的研究结果不仅揭示了这种材料的铁磁性的起源，但也显示了如何可以操纵与缺陷和掺杂。
2019-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Defect induced d0 ferromagnetism in a ZnO grain boundary
一些实验研究已经将晶界（GB）缺陷作为ZnO中铁磁性的起源。然而，这一假说的机制从未得到证实。本研究采用GGA+U近似研究了ZnO GB中的原子结构和点缺陷的影响。弛豫的GB具有大的周期性和通道，具有8和10个原子，具有4和3倍配位。与O空位（VO）不同，Zn空位（VZn）相对于块状区域优先聚集在GB处，这表明在多晶ZnO中获得p型导电性的可能性。虽然没有点缺陷的GB没有磁化，但VZn在GB的O位上诱导了高达0.68 μB/atom的自旋极化。铁磁交换能> 150 eV是通过增加VZn的浓度和通过向系统中注入空穴而获得的。电子结构分析表明，没有外部掺杂剂的自旋极化起源于O 2 p轨道，这是d 0半导体的一个共同特征。
2015-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of defect-induced ferromagnetism in ZnFe$_{2}$O$_{4}$ thin films
用X射线吸收近边谱和掠入射X射线荧光谱研究了ZnFe $_{2}$ O $_{4}$薄膜的电子结构。的光谱技术被用来确定非平衡阳离子占位作为沉积过程中的深度和氧气压力的函数，其对磁性的影响。结果发现，低于10 $^{-3}$毫巴的低沉积压力导致铁超占据四面体网站没有Zn $^{2+}$反转，导致在一个有序的磁性相与高室温磁矩。
2011-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Interplanar stiffness in defect-free monocrystalline graphite
由于范德华相互作用的贡献，石墨中的面间键强度已被确定为非常低。然而，在这项研究中，我们使用微观皮秒超声证明，弹性常数，$C_{33}$，沿$c$轴的无缺陷的单晶石墨超过45 GPa，这是高于20%的报道值。现有的理论不能再现这种强相关的面间系统，我们的结果，因此，表明改进的必要性。由于LDA+U+RPA方法，包括随机相位近似关联和$p$ Wannier轨道的短程关联，比LDA甚至比ACFDT-RPA方法更符合观测，实验结果表明电子关联效应对短程和长程相互作用都不可忽略.
2019-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Stable room temperature magnetic graphite
碳材料由于其新颖的物理性能和在高科技领域的潜在应用而受到越来越多的关注。在宏观碳材料中实现优异性能的可能性开辟了大量新的引人注目的应用。理论上预测了石墨结构上的缺陷，如孔隙、平面边缘和拓扑缺陷引起的磁性能。sp3和sp2键的可能共存也被用来预测这种行为（综述见参考文献1）。一些报道证明了高取向热解石墨（HOPG）中存在弱的类铁磁磁化圈（参考文献2-3）。最近有两份报告表明，纯碳中铁磁性的存在是毫无疑问的（参考文献4-5）。在这里，我们报告了一种新的和廉价的化学路线一致的石墨结构上的控制蚀刻，以获得宏观量的磁性纯石墨。这种材料即使在室温下也具有很强的磁响应，在室温下它可以被商业磁体吸引，并且将是先前预测的缺陷诱导磁性的实验确认。
2004-07-12 cond-mat.mtrl-sci
The effect of interstitial clusters and vacancies on the STM image of graphite
利用紧束缚格林函数技术，我们计算了表面和亚表面缺陷的石墨的STM图像，同时考虑到由于缺陷的晶格弛豫。我们已经证明，两种不同的物理机制可能会导致在STM图像中的小丘的形成：弯曲的石墨表面，由于最上层的石墨层之间的电子和增强的状态接近费米能量的碳原子上的空位附近的电子密度。我们的研究结果表明，小山丘可能起源于间隙团簇和空位。然而，相比之下，直径超过10 μ m的大小丘只能由间隙团簇引起。
1999-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Low energy excitations in graphite: The role of dimensionality and lattice defects
利用高分辨角分辨光电子能谱（ARPES）研究了石墨的电子性质。我们发现，石墨中的低能激发的性质是特别敏感的层间耦合以及晶格无序。作为层间耦合的结果，我们首次观察到在布里渊区角K附近的$π$带被$\approx$ 0.7 eV分裂。在低结合能下，我们观察到具有线性色散的无质量狄拉克费米子的特征（如石墨烯的情况），与具有抛物线色散和有限有效质量的准粒子共存。我们还报告了第一ARPES签名的电子-声子相互作用在石墨：一个扭结的分散和散射率的突然增加。此外，晶格无序强烈地影响低能激发，在费米能级附近产生新的局域态。这些结果为石墨的电子和输运性质的不寻常性质提供了新的见解。
2006-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Defect Engineered Room-Temperature Ferromagnetism in Quasi-Two-Dimensional Nitrided CoTa2O6
准二维CoTa 2 O 6的热氨解反应得到了O2-/N3-和阴离子空位有序的Co2+ Ta 5 + 2 O 6-xN 2x/3 $\Box$ x/3（x $\leq$ 0.15），其表现出从反铁磁性到室温铁磁性以上的缺陷设计的转变，这一点通过衍射、光谱和磁性表征得到了证实。第一性原理计算揭示了铁磁性的起源是一种特殊的CoON组态，N位于Wyckoff位置8 j，打破了ab平面的镜像对称性。压力诱导的电子相变也被预测在24.5 GPa左右，伴随着绝缘体到金属的转变和磁矩消失。
2021-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ripplocation in graphite nanoplatelets during sonication assisted liquid phase exfoliation
研究了超声处理石墨液相剥离所引起的缺陷。结果表明，空化冲击波的局部冲击可以在石墨纳米片中产生体波纹和各种类型的位错。波纹的形成在大纵横（长度/宽度）比的薄片或纳米带中更明显。超声处理后，在许多纳米带中观察到准周期性波纹系统。提出了超声波作用下波纹和位错的形成机理。令人惊讶的是，快速高温处理被发现退火的大多数缺陷。这与我们的观察结果一致，即与ripplocations相关的缺陷是强烈本地化的，因此可以快速退火。
2019-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Search for Defect Related Ferromagnetism in SrTiO$_3$
在从各种供应商购买的商业SrTiO $_3$衬底中观察到室温铁磁滞后。结果表明，铁磁信号来自未抛光的表面。在未抛光的表面上不能使用X射线衍射或能量色散X射线光谱检测表面杂质相。然而，表面无序（x射线衍射峰线宽）和铁磁性之间的可能的相关性进行了观察。Ar离子轰击（10 keV-90 keV）可产生表面层无序，但未发现诱导铁磁性。发现在600至1100 $^\circ$ C的温度范围内退火的衬底根据退火是否在空气中或在真空中进行而不同地改变滞后曲线。相同的退火行为观察到，如果基板是人工掺入铁。这表明，所购买的SrTiO $_3$的铁磁滞后可能是由于未抛光表面的Fe污染。此外，它表明，没有铁磁性观察到的样品中含有$10^{19}-10^{21}$ cm $^{-3}$的氧空位，如果所有的面被抛光。
2010-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic defects promote ferromagnetism in Zn1-xCoxO
实验研究表明，Zn 1-xCoxO作为薄膜或纳米晶体具有铁磁性和高于室温的居里温度，并且Zn 1-xCoxO的p型或n型掺杂可以改变其磁性状态。体Zn 1-xCoxO具有低的缺陷密度和在实验薄膜研究中使用的范围内的x仅在非常低的温度下表现出铁磁性。因此，薄膜样品或纳米晶中的缺陷可能在促进Zn 1-xCoxO中Co离子间的磁相互作用中起重要作用。采用B3 LYP杂化密度泛函方法计算了ZnO中Co取代Zn、Zn和O空位、N取代和间隙Zn的电子结构. B3 LYP泛函预测的带隙为3.34 eV的散装ZnO，接近实验值3.47 eV。占据的少数自旋Co 3d能级位于价带的顶部，未占据的能级位于导带最小值上方。大多数自旋Co 3d水平杂交强烈与体ZnO状态。中性O空位和间隙Zn分别是深施主和浅施主。Zn空位是深受主，N空位的受主能级处于中能隙。通过计算含有两个Co离子和一个氧空位、取代N或间隙Zn的ZnO超电池在不同电荷状态下的磁态总能量，研究了p型或n型掺杂促进Co离子交换耦合的可能性.中性的N缺陷和带正电荷的O空位是仅有的两种在中程强烈促进Co离子铁磁交换耦合的缺陷。
2005-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Defects induced ferromagnetism in Mn doped ZnO
采用固相反应法合成了Mn掺杂（2at%）的单相ZnO样品。在500 ℃下进行最终烧结之前，将混合粉末研磨不同的研磨时间（6、24、48和96小时）。样品的晶粒尺寸彼此非常接近（~ 32 \pm 4 nm）。然而，从磁性能和电阻率随球磨时间的变化来看，样品的缺陷状态是不同的。所有样品都具有铁磁性，在室温下具有明显的磁滞回线。球磨96小时后，样品的饱和磁化强度达到最大值（0.11 μ B / Mn原子）。已经发现电阻率随着研磨时间的增加而增加。电阻最大的样品具有最大的饱和磁化强度。正电子平均寿命随球磨时间的变化规律与饱和磁化强度的变化规律十分相似。这表明开体积空位缺陷，大概是锌空位附近的晶粒表面，在诱导铁磁秩序Mn掺杂ZnO中发挥的关键作用。为获得有利于铁磁性的最佳缺陷组态，需要适当选择球磨周期和退火条件。
2010-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Point defects, ferromagnetism and transport in calcium hexaboride
采用超原胞方法，在密度泛函理论的广义梯度近似下，计算了CaB $_6 $中一系列点缺陷的形成能和局域磁矩.基于这些结果，推测这些缺陷对电输运的影响。结果表明，La取代Ca并不导致局域磁矩的形成，而中性B $_6 $空位的磁矩为2.4 Bohr磁子，主要分布在最近邻的6个B原子上.一个合理的机制，这些时刻的铁磁有序的建议。由于相同的断裂B-B键出现在CaB $_6$结构的优选（100）解理面上，因此认为多晶的内表面以及外表面通常对所观察到的磁化强度有很大的贡献。
2001-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Searching for a magnetic proximity effect in magnetite-carbon structures
为了研究磁铁矿-碳结构中可能存在的磁邻近效应，我们对不同质量比的石墨-磁铁矿复合材料进行了磁化测量，并测量了其中一种材料的磁电阻和磁铁矿-碳双层材料的磁化强度。总体结果并不表明石墨和无序碳结构通过与磁铁矿接触而诱导体铁磁性。
2004-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Edge state on hydrogen-terminated graphite edges investigated by scanning tunneling microscopy
通过超高真空扫描隧道显微镜（STM）测量，仔细研究了石墨的扶手椅边缘嵌入氢终止锯齿形边缘出现的边缘态。锯齿形边缘处的边缘态具有不同的空间分布，这取决于$α$ -或$β$ -位点边缘碳原子。在缺陷由短锯齿形（或短克莱因）边缘组成的情况下，边缘状态也存在于缺陷附近。扶手椅边缘缺陷周围的边缘态振幅分布在由边缘的局部原子结构决定的方向上通常有一个显著的峰。紧束缚计算的基础上观察到的STM原子排列再现了所观察到的局域态密度的空间分布。
2006-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ion-Implanted $^8$Li Nuclear Magnetic Resonance in Highly Oriented Pyrolytic Graphite
本文利用β探测核磁共振研究高定向热解石墨中超稀$^8$Li$^+$的动力学，发现其在400 K以下几乎不迁移且弛豫异常快速，归因于注入相关的顺磁中心，并提出共振散射机制解释该现象。
2023-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Revealing the Staging Structural Evolution and Li (De)Intercalation Kinetics in Graphite Anodes via Machine Learning Potential
本研究开发了一种基于机器学习势的自动化工作流，模拟石墨负极中锂的动态（脱）嵌入过程，揭示了碳层动力学、缺陷与锂传输的耦合机制，为优化快充石墨负极设计提供了理论指导。
2025-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Synergetic effect of edge states and point defects to tune ferromagnetism in CVD-grown vertical nanostructured MoS2: A correlation between electronic structure and theoretical study
本研究结合离子辐照、XPS、FESEM与DFT计算，揭示垂直纳米结构MoS2中边缘态自旋与硫空位缺陷对室温铁磁性的协同调控机制。
2024-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Sustained ferromagnetism induced by H-vacancies in graphane
用量子化学方法研究了含氢空位石墨烷的电子和磁性。边缘的杂化被发现在确定带隙的大小方面是绝对关键的，当杂化从sp^2型变为sp^3型时，带隙的大小从3.04 eV增加到7.51 eV。H空位缺陷也影响间隙的大小，这取决于缺陷的数量及其在石墨烷平面两侧之间的分布。此外，在石墨烷平面的一侧上诱导并放置在相邻碳原子上的H-空位缺陷被发现是铁磁性的来源，其特征在于与单线态相比具有大自旋数的状态的高稳定性，并且预计即使在室温下也会持续存在。然而，获得的自旋的铁磁有序性受到H空位缺陷的浓度的限制，并且如果缺陷的数量不超过8，则有序性将被保持。
2010-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room temperature ferromagnetism of monolayer chromium telluride with perpendicular magnetic anisotropy
在二维（2D）系统中实现长程磁有序化可能会彻底改变下一代信息技术。在这里，我们报告的晶体Cr 3 Te 4单层室温铁磁性的成功制造。采用分子束外延技术，在较低的衬底温度（~ 100 ℃）下生长了单层厚度的二维Cr 3 Te 4薄膜，与Si CMOS工艺兼容。X射线磁性圆二色性测量揭示了具有面外磁易轴的Cr 3 Te 4单层的居里温度（Tc）为~344 K，对于具有面内易轴的较厚的膜（~ 7 nm），居里温度降低到~240 K。通过密度泛函理论计算，将铁磁耦合和磁各向异性转变的增强归因于界面效应，特别是单层Cr 3 Te 4/石墨界面处的轨道重叠.这项工作揭示了具有室温铁磁性的2D非层状材料的低温可扩展生长，用于新的磁性和自旋电子器件。
2021-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic defect-induced ferromagnetism and transport in Gd-doped GaN two-dimensional electron gasses
在这里，我们报告的稀土Gd掺杂的磁性和磁输运的GAN二维电子气（2DEGs）的影响。样品通过等离子体辅助分子束外延生长，并由AlN/GAN异质结构组成，其中Gd在极化诱导的2DEG内进行δ掺杂。在这些Gd掺杂的2DEG中观察到铁磁性，其居里温度高于室温，并且各向异性自发磁化倾向于平面外（c轴）取向。在高达50 kOe的磁场下，面内配置的磁化强度保持小于面外配置的磁化强度，这表明交换耦合自旋沿极c轴锁定。具有最低Gd浓度（2.3 $\times$ $10^{14}$ cm $^{-2}$）的样品在5 K下表现出41.1 $μ_B/Gd^{3+}$的饱和磁化强度，这表明单独的Gd离子自旋（7 $μ_B$）不能解释磁化强度。令人惊讶的是，没有任何Gd生长的对照样品显示不一致的磁性;在一些对照样品中观察到弱铁磁性，而在其他样品中观察到顺磁性。铁磁2DEG不表现出异常霍尔效应;霍尔电阻随磁场非线性地变化，但不跟踪磁化，这表明铁磁相和2DEG内的导带电子之间缺乏耦合。
2015-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Highly Enhanced robust room temperature ferromagnetism in CVD-grown nano-dimensional MoS2 flakes by modifying edges and defect engineering
本研究通过低能氩离子辐照在CVD生长的MoS2薄片中引入硫空位和边缘结构，实现了高达4.18 emu/g的室温铁磁性增强，为二维材料磁性调控提供了新途径。
2025-05-27 cond-mat.mtrl-sci
The core structure of presolar graphite onions
在从碳质球粒陨石溶解残留物中提取的“太阳前颗粒”中，即在太阳系起源之前在其他恒星附近显示出凝固的同位素证据的颗粒中，一个子集具有有趣的同心石墨边缘/石墨烯核心结构。我们在这里表明，在洋葱核（例如环戊烷环）的单石墨烯片缺陷可以观察到的HREM边缘上。这可以允许更仔细地观察它们的形成模型，并且特别是加强这些组合体的生长在这种面内缺陷的帮助下逐个原子地进行的可能性，在生长条件（例如辐射通量或晶粒温度）下，这阻碍了石墨分层，该石墨分层主导了随后的边缘形成。
2001-10-28 astro-ph cond-mat.mtrl-sci physics.ao-ph
